鐵”變身成為“鋼”的工藝過(guò)程_滄州五森管道有限公司
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煉鋼先煉鐵。鋼鐵材料的原材料是鐵礦石，有赤鐵礦（Fe2O3）、磁鐵礦（Fe3O4）等種類(lèi)。無(wú)論哪一種都是以氧化鐵的形式存在的，為此，在冶煉過(guò)程中需要添加作為熱源和還原劑的焦炭，同時(shí)，還需要加入去除雜質(zhì)的石灰石，使三者在爐內(nèi)燃燒而冶煉成生鐵。這一冶煉過(guò)程是在高爐中進(jìn)行的，高爐具有鋼制的圓筒形外殼，內(nèi)襯貼有耐火磚等耐火材料。大型高爐的高度可達(dá)100m以上。高爐的頂部裝有排除爐內(nèi)氣體的通氣孔和開(kāi)閉裝置，為防止有毒氣體的排放而采用環(huán)境保護(hù)措施。隔熱管托
另外，在高爐的上部有被稱(chēng)為料斗的原料投入口，外部安裝的傾斜式卷?yè)P(yáng)機(jī)將鐵礦石等原材料邊提升邊運(yùn)輸?shù)皆贤度肟凇?/span>
高爐冶煉出來(lái)的生鐵，因?yàn)橛捕啵荒苤苯邮褂谩Ｒ虼耍枰谙旅娴墓ば蛑羞\(yùn)送到轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹氧冶煉，或送到電爐使其與廢鋼發(fā)生反應(yīng)，通過(guò)煉鋼工藝煉成鋼。
完成煉鋼工藝后的鋼水接著流入鑄型，被制成鋼錠或被送到連鑄連軋工序而被軋制成板材或棒材。鋼錠是半成品，為了制造板材或棒材需要進(jìn)行再加熱。另一方面，因?yàn)檫B鑄連軋工藝是有效利用被加熱材料余熱的制造過(guò)程，從提高生產(chǎn)效率和節(jié)省能源的角度出發(fā)而被迅速推廣。
碳素鋼（carbon steel）
碳素鋼是指鐵和碳的合金，這種鋼的碳元素含量通常在0.02% ～ 2%的范圍內(nèi)。碳素鋼通常含有少量的硅、錳、磷以及硫等元素，其各元素的作用如下：碳元素能提高金屬材料的強(qiáng)度和硬度，硅元素能夠除去鋼水中的氧元素，錳元素能夠除去硫元素。
另外，磷元素和硫元素是鋼中的含量越少越好的不純凈物質(zhì)，為此，對(duì)磷、硫的含量的限度進(jìn)行了規(guī)定。此外，碳素鋼因碳含量的不同可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼，因硬度的不同可分為極軟鋼、軟鋼和硬鋼。隔熱管托
碳含量在0.02%以下的碳素鋼通稱(chēng)為純鐵。說(shuō)起純鐵的力學(xué)性能，倒是在電磁性能方面比較優(yōu)越，常用來(lái)制作直流電器具的鐵芯與電樞等以及電動(dòng)機(jī)零件。
鋼鐵材料術(shù)語(yǔ)
JIS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同鋼鐵材料的用途以及關(guān)于質(zhì)量方面的主要術(shù)語(yǔ)。這里，我們介紹幾種典型的鋼鐵材料。
① 普通結(jié)構(gòu)用軋制鋼材（rolled steel for general structure）
普通結(jié)構(gòu)用軋制鋼材常作為建筑、橋梁、船舶、鐵道車(chē)輛、鐵塔等一般結(jié)構(gòu)的鋼材使用。普通結(jié)構(gòu)用軋制鋼材有鋼板、帶鋼、扁鋼、棒材以及型鋼等種類(lèi)。這些材料根據(jù)steel for structure英文名被稱(chēng)為SS材，JIS標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了SS330、SS400、SS490及SS540等四個(gè)品種。
SS400中的400這一數(shù)字是保證材料的拉伸強(qiáng)度的下限值，這是意味著SS400的最低拉伸強(qiáng)度不低于400N/mm²。隔熱管托
② 機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳素鋼材（Carbon steel for machine structural use）
制作成機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)用材不僅僅是支撐靜載荷，而且還要像齒輪和軸那樣，經(jīng)常使用在長(zhǎng)期承受載荷作用并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)等的場(chǎng)合。機(jī)械零件用的典型材料是機(jī)械結(jié)構(gòu)用碳素鋼材，在S和C之間標(biāo)記的數(shù)字，表示其含碳量的多少。例如，S45C這種材料就是意味著金屬中的含碳量為0.45%。
S-C材料與SS材料相比，S-C材料規(guī)定了材料的化學(xué)成分，是更加可靠的材料。其次，S-C材料是適宜于精加工的材料，適合制造過(guò)程中的鍛造、切削、沖壓等的加工和熱處理。
另外，熱處理是通過(guò)適當(dāng)?shù)臏囟热ゼ訜峒袄鋮s鋼材，以改善鋼材的力學(xué)性能的操作方法。熱處理有淬火、回火、退火及正火等類(lèi)型。利用這些熱處理的方法可以提高鋼材的硬度、強(qiáng)韌性。
合金鋼（alloy steel）
為了提高鋼材的性能，除了5種主要元素以外，再含有一種或兩種以上元素的鋼被稱(chēng)為合金鋼。主要的合金成分有提高金屬淬火性能和耐腐蝕性能的鉻元素、提高耐摩擦性能的鉬元素、釩元素、鎢元素等。
① 機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼材（Mlloy steel for machine structural use）
與SS材料相比，提高了拉伸強(qiáng)度和柔韌性的結(jié)構(gòu)用合金鋼被稱(chēng)為機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼材，分為強(qiáng)韌性鋼和高強(qiáng)度鋼等種類(lèi)。隔熱管托
強(qiáng)韌性鋼的種類(lèi)有鉻鋼、鉻鉬鋼、鎳鉻鋼、鎳鉻鉬鋼、錳鋼、錳鉻鋼等，無(wú)論哪一種鋼都通過(guò)熱處理提高了拉伸強(qiáng)度和強(qiáng)韌性能。另外，保證了淬火性能的合金鋼稱(chēng)為H鋼（日本的合金鋼牌號(hào)后附H），這是保證了距離淬火端一定距離的材料的硬度上限、下限或范圍的鋼種。強(qiáng)韌性鋼作為齒輪、螺栓、螺母、車(chē)軸類(lèi)等零件的制造材料被廣泛使用。
高強(qiáng)度鋼是除碳元素外添加了鎳元素、硅元素及錳元素等，強(qiáng)化了拉伸強(qiáng)度的合金鋼。有時(shí)省略其英文High Tensile Steel稱(chēng)為高級(jí)鋼（HTS），一般的高強(qiáng)度鋼的拉伸強(qiáng)度在490 ～ 790MPa之間。主要應(yīng)用于建筑、橋梁、船舶、車(chē)輛、其他的結(jié)構(gòu)物以及壓力容器或汽車(chē)用冷軋鋼板等，使用范圍十分廣泛。
② 不銹鋼（Stainless steel）
不銹鋼是以提高耐腐蝕性和硬度為目的，含有單一的鉻元素或鉻、鎳兩種元素的合金鋼。JIS 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不銹鋼的代號(hào)為SUS（一般SUS讀為沙斯），如SUS304或SUS430，在SUS后面的數(shù)字表示其牌號(hào)。
一般的鉻含量約達(dá)到10.5%以上的合金鋼才能稱(chēng)為不銹鋼，通過(guò)鉻在鋼的表面形成一層薄的氧化膜以提高鋼的耐腐蝕性。
所謂的耐腐蝕性?xún)?yōu)良、不容易生銹就意味著不需要對(duì)產(chǎn)品表面進(jìn)行電鍍或涂裝。含有13%鉻的13Cr鋼被應(yīng)用于硬度要求高于防銹性能的情況，如要求高硬度的螺栓、螺母、刀具、叉子、餐具等。含有18%鉻的18Cr被應(yīng)用于對(duì)防銹性能有高要求的情況，如炊事機(jī)械、汽車(chē)零件、化學(xué)裝置等。含有18%的鉻和8%的鎳的18Cr-8Ni不僅耐腐蝕性好，而且拉伸強(qiáng)度也好，被用于制造汽車(chē)、鐵道等的結(jié)構(gòu)件，以及作為建筑材料而廣泛使用。
鑄鐵（cast iron）
鑄鐵是含碳量在2.14% ～ 6.67%范圍內(nèi)的鐵合金，因?yàn)樗哂斜忍妓劁撊埸c(diǎn)低的特點(diǎn)，故作為鑄造材料使用。一般情況下，鑄鐵與碳素鋼相比，其延伸率低、硬度高、脆性大，不適合作為結(jié)構(gòu)材料使用，但它在硬度和耐磨性能方面具有優(yōu)勢(shì)。其種類(lèi)如下圖所示。
① 灰口鑄鐵（日語(yǔ)的直譯為老鼠鑄鐵）隔熱管托
灰口鑄鐵是不添加特別合金元素的一般性鑄鐵，通常稱(chēng)為鑄鐵。在JIS標(biāo)準(zhǔn)中記為FC，規(guī)定了FC100 ～ FC350的六種品種。
這里，符號(hào)FC后面的數(shù)字與SS材相同，是表示材料拉伸強(qiáng)度的最低保證值，將這一數(shù)值與SS400比較，就會(huì)發(fā)現(xiàn)鑄鐵的拉伸強(qiáng)度較低。
如果用顯微鏡觀察灰口鑄鐵的斷面，就能夠看到分散在灰口鑄鐵材料內(nèi)的石墨的形狀。因?yàn)椴牧蟽?nèi)的石墨是月牙形的，所以也被稱(chēng)為片狀石墨鑄鐵。對(duì)于灰口鑄鐵這一名稱(chēng)有另一種說(shuō)法是，其名稱(chēng)并不僅僅是來(lái)源于鑄鐵呈現(xiàn)老鼠灰的顏色，還包括其內(nèi)部的石墨形狀看起來(lái)像老鼠。
鑄鐵中的月牙形石墨起著潤(rùn)滑劑的作用，另外其熱傳導(dǎo)性也好，容易散發(fā)摩擦熱，所以灰口鑄鐵的耐磨性?xún)?yōu)越。此外，因?yàn)榛铱阼T鐵具有優(yōu)良的吸收振動(dòng)的能力，所以一直以來(lái)，對(duì)灰口鑄鐵的使用開(kāi)始于制作機(jī)床的床身，逐漸應(yīng)用到汽車(chē)的氣缸及與制動(dòng)器相關(guān)零件的制造，應(yīng)用范圍非常廣泛。
② 球狀石墨鑄鐵
觀察灰口鑄鐵所見(jiàn)到的月牙形石墨的尖端是尖銳的，我們可以認(rèn)為這是一種缺陷，這是灰口鑄鐵的脆性產(chǎn)生的原因。為此，對(duì)其進(jìn)行改良，球狀石墨鑄鐵就是將石墨的形狀改進(jìn)為球狀，使其能耐某種程度的塑性變形。在JIS標(biāo)準(zhǔn)中球狀石墨鑄鐵記為FCD，規(guī)定了FCD370 ～ FCD800的七種品種。另外，球狀石墨鑄鐵有時(shí)也被稱(chēng)為可鍛鑄鐵。
球狀石墨鑄鐵的吸收振動(dòng)能力低于灰口鑄鐵，但因其強(qiáng)韌性?xún)?yōu)越，廣泛地應(yīng)用于汽車(chē)零部件、機(jī)械設(shè)備的零部件、鋼管接頭、閥門(mén)等的制造。隔熱管托
另外，在鑄鐵里也有含鎳、鉻、錳、硅等元素的合金鑄鐵。
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